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SSSEP提升下肢MI-BCI系统性能及其多维脑电特征分析 被引量:2
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作者 张力新 常美榕 +2 位作者 王仲朋 陈龙 明东 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期429-437,共9页
运动想象脑-机接口(MI-BCI)可解码用户运动意图,为无法自主运动患者提供一种额外交互控制通道,辅助或改善其生活方式。针对现有下肢MI-BCI分类性能较低等关键问题,引入了体感电刺激(ES)用于下肢MI-BCI构建混合范式(MI+ES),并与传统单一... 运动想象脑-机接口(MI-BCI)可解码用户运动意图,为无法自主运动患者提供一种额外交互控制通道,辅助或改善其生活方式。针对现有下肢MI-BCI分类性能较低等关键问题,引入了体感电刺激(ES)用于下肢MI-BCI构建混合范式(MI+ES),并与传统单一范式(MI)对比。共20名年轻健康右利手受试参与实验,5名参与最优诱发频率验证试验,15名参与正式实验。随后采集了参与正式实验的15名受试不同条件下脑电(EEG)数据,应用傅里叶变换(FFT)和事件相关谱扰动(ERSP)算法提取EEG频域响应、时频特征等,并计算alpha(8~14 Hz)、低beta(15~24 Hz)和高beta(25~35 Hz)等多频段能量变化。此外,分别探索了MI/(MI+ES)条件、共空间模式(CSP)/基于多频率成分的共空间模式(FBCSP)特征提取方法对下肢MI-BCI系统分类性能的影响。结果表明,引入体感电刺激策略可诱发明显的SSSEP特征,MI+ES条件分类准确率较单一MI条件有显著性提升(P<0.001),且应用FBCSP方法的系统分类准确率显著优于经典CSP方法(P<0.01):CSP特征提取方法下MI+ES条件的平均分类准确率为70.2%,其中受试S15的分类准确率达84.2%;FBCSP方法下的平均分类准确率为71.7%,受试S15的分类结果达到90%。初步证实了受试在体感电刺激条件下可诱发出明显的SSSEP特征,而且其融合MI可有效提升下肢MI-BCI分类性能,可支撑下肢MI-BCI系统的实用化进程,也为外周神经相关体感刺激调控方法的优化设计提供了新的技术思路。 展开更多
关键词 下肢运动想象 脑-机接口(BCI) 稳态体感诱发电位(sssep) 事件相关谱扰动 分类识别
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下肢临近关节运动想象特征及分类研究 被引量:2
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作者 赵丽 万佳乐 +1 位作者 边琰 刘昭君 《国外电子测量技术》 北大核心 2021年第8期87-94,共8页
针对下肢临近关节运动想象(motor imagery,MI)脑-机接口空间分辨率低,识别精度不足的问题,将稳态体感诱发电位特征与事件相关去同步化特征组成混合(hybrid,HY)范式,实现下肢临近关节不同MI任务的识别。并设计MI范式作为对照组,采集15名... 针对下肢临近关节运动想象(motor imagery,MI)脑-机接口空间分辨率低,识别精度不足的问题,将稳态体感诱发电位特征与事件相关去同步化特征组成混合(hybrid,HY)范式,实现下肢临近关节不同MI任务的识别。并设计MI范式作为对照组,采集15名健康受试者在两种范式中执行右侧下肢"屈膝"和"绷脚"两种MI任务的脑电信号,综合时频图谱、脑地形图分析发现,相较于MI范式,HY范式中的事件相关去同步化特征激活程度更深,范围更广,且具有稳态体感诱发电位特征。此外,在HY范式中,支持向量机(SVM)和BP神经网络的平均分类准确率为73.72%和80.85%,相比MI范式提高了8.08%和11.48%,确认了HY范式中下肢临近关节不同MI任务识别的可行性。在实际应用中,对于下肢运动功能受损的患者,将有助于特定脑区的训练,从而提升康复效果。 展开更多
关键词 下肢运动想象 电刺激 事件相关去同步 稳态体感诱发电位
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单侧电刺激辅助的下肢运动想象研究 被引量:1
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作者 刘昭君 赵丽 +1 位作者 边琰 万佳乐 《电子测量技术》 北大核心 2021年第17期79-87,共9页
有研究表明,在下肢运动想象脑电信号分类中,在运动想象基础上加入稳态体感诱发电位能够得到更高的分类结果,但是研究大多都是基于双侧电刺激辅助诱发的体感电位,对于单侧电刺激辅助研究较少,本文对单侧脚踝胫后神经与双侧脚踝胫后神经... 有研究表明,在下肢运动想象脑电信号分类中,在运动想象基础上加入稳态体感诱发电位能够得到更高的分类结果,但是研究大多都是基于双侧电刺激辅助诱发的体感电位,对于单侧电刺激辅助研究较少,本文对单侧脚踝胫后神经与双侧脚踝胫后神经分别施加电刺激,来探究何种刺激模式能够得到更好的分类结果。并设计了两组对照实验:单侧左脚电刺激模式vs单侧右脚电刺激模式以及单侧右脚电刺激模式vs双侧同时电刺激模式。综合频谱图、时频图谱、脑地形图特征分析结果得出,单侧右脚电刺激模式ERD特征最显著,激活程度最深。单侧右脚刺激模式比双脚同时刺激模式平均分类准确率高5.57%,单个受试者单侧右脚刺激模式比双脚同时刺激模式分类准确率高15%,证明了在单侧右脚电刺激辅助的情况下,更有利于下肢运动想象脑电信号的分类。 展开更多
关键词 下肢运动想象 单侧电刺激辅助 ERD特征 稳态体感诱发电位
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Multimodal Brain-Computer Interfaces 被引量:2
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作者 Alexander Maye Dan ZHANG +2 位作者 Yijun WANG Shangkai GAO Andreas K. Engel 《Tsinghua Science and Technology》 SCIE EI CAS 2011年第2期133-139,共7页
A critical parameter of brain-computer interfaces (BCIs) is the number of dimensions a user can control independently. One way to increment this number without increasing the mental effort required to operate the sy... A critical parameter of brain-computer interfaces (BCIs) is the number of dimensions a user can control independently. One way to increment this number without increasing the mental effort required to operate the system is to stimulate several sensory modalities simultaneously, and to distinguish brain activity patterns when the user focuses attention to different elements of this multisensory input. In this article we show how shifting attention between simultaneously presented tactile and visual stimuli affects the electrical brain activity of human subjects, and that this signal can be used to augment the control information from the two uni-modal BCI subsystems. 展开更多
关键词 steady-state evoked potentials SSVEP sssep ATTENTION EEG support vector machine
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